过渡金属二硫属化物纳米片的合成与性能研究

发布时间：2020-04-30 04:06

【摘要】：二维过渡金属硫属化合物(TMDs)纳米材料因其独特的性质促进了能源和探测领域的研究。一方面,TMDs作为常规电催化剂金属铂的替代品在电化学析氢(HER)领域为降低成本带来了很大的希望,以TMDs作为电催化剂的研究在近几年得到一个突飞猛进的发展,如何提高电催化剂的催化活性是当前亟待解决的重要问题。另一方面,TMDs在光电探测器领域的应用也越发广泛,构建高性能光电探测器是广大科研人员的希望和目标。本文主要研究了TMDs纳米材料分别在电化学析氢和光电探测器两个领域的特性,主要科研成果如下:(1)首次成功实现了在导电基底FTO上制备出ZnSe/MoSe_2复合纳米管阵列,作为高效且无需使用粘结剂的HER电催化剂。这种复合的纳米管阵列与纯的MoSe_2纳米球作为电催化剂相比,显示出具有更小的Tafel斜率(73mV/decade)和更低的起始点位(68 mV),表明ZnSe/MoSe_2复合纳米管阵列具备优越的催化能力。这种电催化剂使得在析氢过程除了避免使用粘结剂,层间距得到扩展的MoSe_2和ZnSe异质界面的能级调制有助于电子在两种半导体之间的快速转移,从而提高了电催化剂-电解质界面的电催化活性,大大改善了HER性能。这项工作为通过设计半导体异质结开发高性能的HER的电催化剂开辟了一种新的途径。(2)利用溶液法制备了基于二维材料WS_2纳米片的高灵敏高响应速度的光电探测器。由于独特的合成方法,制备的WS_2纳米片具有层层堆叠特性,增强了光的吸收,并以此构建成基于WS_2的二维-三维(2D-3D)可兼容的光电探测器。该器件在光照条件下显示出了优越的光电特性,具有~2×10~(12) Jones(Jones=cm·Hz~(1/2)W~(-1))高的探测率,响应速度高达1.973/7.236μs,最重要的是该探测器在0 V偏压光功率密度为1.55μW cm~(-2)的条件下达到了293.6%的超高的外部量子效率。器件性能优于当前所报道的WS_2光电探测器,简单的材料的制备方法和器件制备工艺为高性能光电探测器的应用提供了广阔的前景。以上的研究结果表明,通过改变TMDs纳米材料的结构和形貌可以实现材料的不同特性,进而实现在不同领域中的应用。
【图文】：

ZnO/ZnSe/MoSe2复合纳米阵列的合成别取0.8 mmol二氧化硒溶于10 mL辛胺，0.4 mmol的三氧化钼溶于，之后放入容积为 50 mL 的反应釜中。将生长在 FTO 玻璃上的 Zn浸没在上述两种溶液当中。密封反应釜，，放入温度为 185℃的的烘 后，取出反应釜自然冷却。取出生长有 ZnO/ZnSe/MoSe2纳米阵列依次使用去离子水和酒精进行冲洗并放入氮气流中进行干燥处理。的样品放入具有氩氢气环境的退火炉中 400 oC 退火 20 分钟即可得品。ZnSe/MoSe2纳米阵列的合成合成的 ZnO/ZnSe/MoSe2纳米阵列放入稀释的硫酸溶液中通过 H+ ZnO 核心刻蚀掉，最终生成 ZnSe/MoSe2复合纳米管阵列。3 ZnSe/MoSe2复合纳米管的表征ZnSe/MoSe2复合纳米管的生成过程

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文到含有 Se-octylamine 和 Mo-octylamine 络合物的有机生长溶剂在FTO玻璃上生长好的ZnO纳米阵列连同FTO玻璃一起浸入有，由于 ZnSe 的溶解积常数 (Ksp) 小于 ZnO 的溶解积常数 (K以通过阴离子交换与 Se-octylamine 反应[52，53]。在每根 ZnO 纳米薄的 ZnSe，从而形成 ZnO/ZnSe 复合纳米阵列。在热溶剂的lamine 和 Mo-octylamine 络合物反应生成 MoSe2纳米片。形成又沉积在 ZnO/ZnSe 复合纳米阵列表面，从而形成 ZnO/ZnSe/M列。而沉积在高压釜底部的 MoSe2形成纳米球。将生成 ZnO/Z米阵列浸入稀硫酸溶液后，经过酸刻蚀作用去除 ZnO 核oSe2复合纳米管。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TQ426

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本文编号：2645373